不要只满足于目前的安逸，傻傻的在工作中写CRUD了。因为在目前疫情面前，企业依然朝不保夕。我们不能温水煮青蛙，只有时刻保持一颗学习的心，拥有硬核能力，时刻心如止水，才能立于不败之地。
这是高并发JUC的系列的第一篇。AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，它是JUC工具类的基石，JUC包下的类都直接或间接的继承了AbstractQueuedSynchronizer，而JUC是jdk自带的实现高并发的辅助工具。所以我们首先分析AQS源码，才能更好的学习JUC并发包中的其他工具类。
AQS数据结构
AQS的核心就是双向链表+LockSupport+CAS，那么很显然AQS是用双向链表来作为其数据结构的：
上面图中就是AQS内部的双向同步队列。那么这个队列的作用是什么呢？就是当线程请求锁时，当没有获取到锁，那么就将当前请求线程加入到这个同步队列中，从而有机会竞争锁。至于请求加入和移除队列后队列中节点的变化，图中文字部分已经说明了。
下面来看下看下AQS源码中是如何定义这个双向链表的：
static final class Node {
/** Marker to indicate a node is waiting in shared mode */
// 标记该等待的节点是共享模式下的节点
static final Node SHARED = new Node();
/** Marker to indicate a node is waiting in exclusive mode */
// 标记该等待的节点是独占模式的节点
static final Node EXCLUSIVE = null;
/** waitStatus value to indicate thread has cancelled */
// 标记线程状态是被取消状态
static final int CANCELLED = 1;
/** waitStatus value to indicate successor's thread needs unparking */
// 表示后继结点在等待当前结点唤醒。后继结点入队时，会将前继结点的状态更新为SIGNAL。
static final int SIGNAL = -1;
/** waitStatus value to indicate thread is waiting on condition */
// 标示该节点是条件队列节点
static final int CONDITION = -2;
/**
* waitStatus value to indicate the next acquireShared should
* unconditionally propagate
*/
// 标示为传播节点
static final int PROPAGATE = -3;
/**
* 节点状态：CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE
*/
volatile int waitStatus;
// 下一个节点
volatile Node next;
// 节点对应的线程
volatile Thread thread;
// 下一个节点（指在条件队列中的）
Node nextWaiter;
// 是否是共享模式
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
// 取得前继节点
final Node predecessor() throws NullPointerException {
Node p = prev;
if (p == null)
throw new NullPointerException();
else
return p;
}
Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker
}
/**
* 常用的构造函数
* thread：节点所属线程
* mode：节点类型（独占/共享）
*/
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
this.waitStatus = waitStatus;
this.thread = thread;
}
}
上面是AQS的内部类，定义了链表的数据结构。上面的代码中都有注解说明，大家应该都应该能看得懂。
主要是SHARED和EXCLUSIVE两个节点，分别是共享节点和独占节点，独占就是多个线程可以持有同一把锁，共享节点就是只能有一个线程持有这把锁。
还有就是节点的几个状态，需要关注，这个在后续文章中讲解工具类时会分析到。这里先了解就好。下面对AQS中核心方法做详细说明。
AQS获取锁acquire
acquire是AQS的核心方法，指的是获取锁，AQS的子类lock获取锁的时候，会直接调用AQS的acquire这个方法来实现。
原理
锁竞争原理：
上图是锁竞争流程，以下做文字说明：
1、当一个加锁的请求线程过来执行lock，那么没有其他任何线程，那么直接加锁成功；否则进入步骤 2（步骤2是一个自旋操作（挂起当前线程或一直自旋来阻塞当前请求线程），直到获取到锁后返回。）
2、当一个请求过来加锁，当获取锁失败，那么直接将待获取锁的线程加入到等待队列，加到队尾（节点状态为0）；然后判断当前待获取锁的节点的前继节点是不是头节点，如果是头节点，说明当前节点的前继（头节点）节点正在持有锁或者是那个占位的空节点，那么此时当前请求加锁的线程就再一次尝试获取锁，如果获取锁成功，那么就将当前线程在等待队列中的节点位置变为头节点。以上是成功获取到锁。不成功则执行步骤3；
3、如果直接获取锁失败，或者当前请求的线程在等待队列中的前继节点不是头节点，那么就执行如下逻辑：
3.1 若前继节点的状态为SIGNAL，则说明前继节点正在等待唤醒，那么直接挂起当前请求线程；
3.2 否则前继节点的状态为>0，那么肯定是为canceled，取消状态。那么就从当前请求线程的节点开始向前递归遍历，直到找到节点状态不为canceled的节点 ，然后将当前请求的节点作为这个节点的后继节点（也就是说忽略了被canceled的请求节点，那些被canceled的节点也就等待被垃圾回收）。否则如果当前节点的前继节点不是SIGNAL或>0，那么将前继节点状态置为SIGNAL，然后将当前请求线程挂起，等待其他线程释放锁，唤醒当前挂起的线程。
源码
acquire
public final void acquire(int arg) {
// tryAcquire由子类实现；addWaiter添加到队列；acquireQueued排队
// tryAcquire尝试获取锁，这个由子类实现。当获取锁失败后，执行acquireQueued方法。
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
acquireQueued
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
// 自旋。
for (;;) {
// 判断当前线程节点是不是第一个等待线程，如果是，并且获取锁成功，将当前线程的节点置为head（其实头节点就是一个占位的空节点）。
// 如果上述操作没有成功或不满足是第一个等待线程，那么就会执行shouldParkAfterFailedAcquire方法。
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
// 根据前继节点状态来判断当前节点对应的线程是否被阻塞挂起，如果需要挂起，那么将当前线程阻塞挂起。
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
shouldParkAfterFailedAcquire
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
// ws是当前等待线程对应的节点的前面一个节点的状态。
int ws = pred.waitStatus;
// ws = SIGNAL，说明node对应的线程需要挂起并等待唤醒，所以将当前node的线程挂起，等待唤醒。
if (ws == Node.SIGNAL)
/*
* This node has already set status asking a release
* to signal it, so it can safely park.
*/
return true;
// ws>0为取消状态，也就是这个节点对于的线程已经cancel，所以也就不需要获取锁了。
// 那么此时就会将当前node的prev指向上上个节点，这是一个do while操作，也就是判断当前node的前面的所有节点是不是都取消了，
// 如果取消了，那么当前node就在队列中向前移动。
if (ws > 0) {
/*
* Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
* indicate retry.
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
/*
* waitStatus must be 0 or PROPAGATE. Indicate that we
* need a signal, but don't park yet. Caller will need to
* retry to make sure it cannot acquire before parking.
*/
// 前继节点既不是被取消，也不是SIGNAL，当前node加到等待队列后，将当前节点的前面一个节点的状态置为SIGNAL
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
parkAndCheckInterrupt
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
// 挂起当前线程
LockSupport.park(this);
// 返回当前线程打断状态（是否被打断）
return Thread.interrupted();
}
AQS释放锁release
原理
当线程不需要同步锁时，需要释放锁，让其他线程有机会竞争到锁。释放锁原理：
上图是释放锁流程，下面进行文字说明：
1、 执行tryRelease释放锁。当释放锁失败则返回false。否则返回true执行步骤2；
2、当释放锁成功后，取得头节点（此时头节点可能是当前释放的线程），然后判断头节点是否为空并且状态是否不等于0（存在等待获取锁的请求线程），如果等待队列中存在节点，那么获取状态不等与0的第一个后继节点，然后将其解阻塞，这样就回到了acquire中的步骤3，挂起的线程将会被打断，继续向下执行，当然从步骤3会执行回步骤2继续执行，直到成功获取到锁。
源码
release
public final boolean release(int arg) {
// 释放锁，此方法由具体子类实现。如果释放锁成功，那么执行if里面的逻辑。
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
// 释放锁成功，判断队列中头节点是不是状态不为0（状态为0是初始化状态）
// 如果头节点存在，并且不是初始化状态，那么解阻塞
if (h != null && h.waitStatus != 0)
// 将后继节点解阻塞。
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
unparkSuccessor
private void unparkSuccessor(Node node) {
/*
* If status is negative (i.e., possibly needing signal) try
* to clear in anticipation of signalling. It is OK if this
* fails or if status is changed by waiting thread.
*/
int ws = node.waitStatus;
// 将当前传入的节点状态设置为0，这里也就是要释放锁的节点。
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
/*
* Thread to unpark is held in successor, which is normally
* just the next node. But if cancelled or apparently null,
* traverse backwards from tail to find the actual
* non-cancelled successor.
*/
// 取得当前队列中的第一个等待节点（并且状态<=0,就是可以竞争锁的状态）
Node s = node.next;
if (s == null || s.waitStatus > 0) {
s = null;
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
if (t.waitStatus <= 0)
s = t;
}
if (s != null)
// 解阻塞,即可以去竞争锁
LockSupport.unpark(s.thread);
}
以上是独占锁的锁竞争和释放锁的源码分析，到这里相信大家已经基本了解了其处理机制。不过不懂也没关系，读源码是一个享受孤独的过程，需要静下心来，一点点读，不能急于求成。多读多写，慢慢就会有感觉了。
下一篇文章将继续分析AbstractQueuedSynchronizer中关于共享锁的竞争锁和释放锁机制及带超时时间的共享锁、中断共享锁的加锁及释放锁的原理分析。
最后
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